【作者】 梁森山；

【导师】 龙桂鲁；

【作者基本信息】 清华大学 ， 物理学， 2005， 硕士

【摘要】 量子计算机可以更有效的解决某些问题,比如:对无序数据库的搜索问题和大数质分解问题。尽管量子计算机有着强大的运算潜力,但建造量子计算机却是件非常艰巨的任务。在所有这些困难中,消相干问题和硬件设计问题可能是最难处理的。消相干是由于量子计算机与环境的相互作用或纠缠,导致系统从相干状态向非相干态演化的趋势,并可能最终导致储存在量子计算机里的信息的崩溃、量子计算失败。量子计算机硬件设计中存在问题是如何实现量子计算机的可扩展性,即从单比特到大规模量子计算的可规模化问题。目前讨论过的量子计算机方案有:离子阱方案、腔QED方案、量子点方案、约瑟夫森结方案和核磁共振的方案。虽然这些方案都不同程度地在模拟量子计算实验取得了一定的进展,但每一种方案在技术上都处在严重的局限性。 针对硬件设计中遇到的可扩展性问题,有人提出了分布式量子计算机的方案。在这个方案中,量子计算机由多个分量子处理器组成,每一个处理器由一定数目的量子比特组成并且能完成一些设定计算任务。这种分布式量子计算的概念可以看作是对量子通信网络的一种推广。在这个网络中,每一个节点有少数的量子比特组成,它们既可以作为发送端,也可以作为接收端。同把所有量子比特都集中在一处的方案相比,这种方案在物理实现上更容易。 对于分布式非定域方案的可能应用,已经有人进行讨论。本文在这些工作的基础上,做了下述了两个方面的工作: 1)系统地给出了各种非定域门的实现方案; 2)给出非定域Grover算法的实现方案。 首先以两个比特Grover非定域实现的详细实现过程,然后推广到N个比特的Grover算法。并对非定域实现Grover算法的资源耗费情况进行的讨论。计算结果表明,某些情况下,非定域Grover算法耗用比经典Grover算法多[π/4N^1/2]×4m个EPR对,甚至比经典计算机所用的资源还多,此时的非定域量子计算失去了量子计算的优势。更多还原

【Abstract】 A quantum computer allows for more efficient solution of some problems, for instance, the unsorted database search problem and the prime-factorization problem. Despite of its charming computing power, the construction of a realistic quantum computer is a daunting task. At present, the state of the art quantum computer using the nuclear magnetic resonance （NMR） can only implement 7-qubits. Some authors proposed the "distributed quantum computer" scheme, in which a quantum computer with many processors are located in different positions and each processor contains only a small number of qubits. This scheme may be experimentally more feasible than storing a large number of qubits in a single site. This paper examines the nonlocal implementation of the Grover quantum search algorithm. We analyze the Einstein-Podolsky-Rosen （EPR） pair resources required for the nonlocal implementation. As an example, we give the details of the implementation in a two-qubit system. Then we study the nonlocal implementation of a system with arbitrary N-qubit numbers. Our study reveals that in certain circumstances, the required resources in a nonlocal quantum computation is more [π/4N^1/2] × 4m EPR pairs than that in a standard Grover algorithm, even more than that in a classical computation, hence the nonlocal implementation of quantum computation in these cases loses its advantage.更多还原